GIS工程概论-第三章 GIS数据工程

第三章GIS数据工程第一节GIS数据工程的过程第二节GIS数据工程的需求分析第三节数据评价与数据处理规范第四节空间数据库设计第五节基于Geodatabase的空间数据库设计第六节地理空间数据集成第七节国家基础GIS数据库的内容第八节数据仓库与数据库联邦第一节GIS数据工程的过程一、可行性分析二、需求分析三、工程设计四、工程实施五、运行和维护（1）能否集成：全面了解源数据，分析不同来源的数据能否集成。（2）能否转换：业务机构已有数据能否转入该工程中。（3）能否更新：在工程的运行过程中数据能否进行及时维护。（4）是否有效益：工程完成后能否提高业务机构的工作效率，或者能否提高社会的地理空间信息服务水平。（5）数据量：确定用户的数据量大小，当前的GIS软件工具能否胜任。1可行性分析GIS数据工程的过程GIS数据工程的可行性分析内容（6）分析能力：分析GIS软件的功能，并与用户所期望的功能进行对比。（7）是否需要开发软件：依据用户的需要，确定是否需要进行二次开发。（8）能否实现：技术的可行性分析，如功能目标是否能实现，GIS的算法和相关技术条件能否达到。（9）成本估算：估计整个工程的费用和时间，用户能否承受。1可行性分析GIS数据工程的过程可行性分析报告的主要内容包括工程建设的背景、国内外类似工程的情况、工程建设的社会经济效益、工程的经济、技术、时间等可行性、人员组织等。（可行性分析后撰写）GIS数据工程的需求分析是指在与用户交流和业务分析的基础上分析用户对工程中数据的要求。需要熟悉的主要方面：分析用户的组织机构、有关部门的职责、业务流程，特别要注意GIS在用户的业务流程中的作用，以及应用GIS所引起的组织机构的变化。同用户交流的方式：面谈、电话访谈、调研、参观等。2需求分析GIS数据工程的过程2需求分析GIS数据工程的过程需求分析的内容2需求分析GIS数据工程的过程（1）依据需求分析成果，深入分析各应用部门的需要和业务范围，选择GIS数据内容、存贮方法和合适的GIS软件。（2）决定所用数据的类型、数据格式的转换方法和处理方法，分析其技术要求。（3）依据各个部门的需要，设计数据库结构，并建立数据库生成方案。（4）运行和维护人员的培训安排。（5）GIS数据工程设计报告的撰写。3工程设计GIS数据工程的过程GIS数据工程的设计过程（1）依据需求分析的成果，选择可行的技术方法用于数据获取与采集。（2）依据测绘生产和行业等的规范和标准，确定工程中数据内容的完整性、规范性和技术指标，完成数据库结构设计。（3）依据可行性分析成果，选择合适的软件工具和硬件，确定硬件和软件安装的技术单位和人员。（4）依据所选择的技术和软件，确定数据采集、评价、转换、清洗、集成、入库等的生产方案。3工程设计GIS数据工程的过程GIS数据工程设计的主要内容（5）依据数据应用需求和质量控制标准，进行数据试生产，并检查数据质量以及在分析、应用、可视化、专业（行业）应用等方面存在的问题，经过专家评审后，修改完善有关技术方案和生产方法。（6）撰写GIS数据工程设计书（内容格式：项目背景和来源、项目需求、项目涉及到的文件以及标准等依据、技术方法、组织管理方式、质量检查方案、提交成果的形式）。（7）数据的更新和维护（有时该内容不涉及，或者只是作为一个建议）。3工程设计GIS数据工程的过程GIS数据工程设计的主要内容（1）选择数据标准，数据分类和编码，建立数据字典。（2）利用工具型GIS软件建立数据库框架。（3）数据库部署。（4）数据的获取、评价、清洗、集成和质量分析。（5）数据的应用测试。4工程实施GIS数据工程的过程GIS数据工程的实施过程工程实施完成后，试运行并经测试成功后就可以进入运行阶段。在运行过程中，若出现生产人员和应用人员无法解决的问题，就需要相应的技术人员对软硬件和数据库进行维护。5运行和维护GIS数据工程的过程第二节GIS数据工程的需求分析一、需求分析的过程二、需求分析的人员组成三、需求分析的工作方法四、业务数据建模和业务过程建模五、需求分析报告（1）调查并理解用户特点和要求，取得设计者与用户对数据需求的一致看法。（对不规范、不明确、不合理的部分进行纠正）（2）数据特征和需求的分析，包括数据的内容、特征、存储方式、加工处理要求、安全要求等。(从业务流程分析中分析需求）（3）编制用户需求分析报告，内容包括需求分析的目标、任务、具体需求说明、数据应用服务功能与性能、运行环境等。1需求分析的过程GIS数据工程的需求分析需求分析主要工作过程在计算机业界最广泛使用的需求分析方法是联合应用开发（JointApplicationDevelopment，JAD）。JAD要求用户和GIS数据工程需求分析人员之间的比例通常为3：1。用户代表需要对组织特定的业务功能或流程有深入的了解和经验，他们通常是专业问题专家或领域专家，在讨论和交流过程中，需要专门记录员负责记录参与者口头表达或画图表示的问题、回答、评论和建议。理想的情况是：混合的用户代表，既包含实际使用数据运维系统的用户代表，还有从管理的角度使用系统的人员。有时一些外部专家，像业务或技术顾问，被邀请参加提供一些建议也很常见。2需求分析的人员组成GIS数据工程的需求分析（1）集中式，收集不同用户的观点和需求，形成单个的需求说明集，创建一个代表了统一观点的全局概念数据模型（适用于用户的观点重叠很多以及数据库应用并不过于复杂时）。（2）集成式，把每个用户的观点分别列出作为一项。对于每个列出项，都对应一个局部的概念数据模型（适用于用户之间的观点有很大不同时）。3需求分析的工作方法GIS数据工程的需求分析JAD处理多用户观点的方法满足不同需求的方法：（1）在数据的存储格式、内容和质量上折衷或协调，在空间数据库中还可以考虑用不同的地图比例尺、投影、数据格式、制图符号等。（2）遵守标准，确保多用户数据资源共享和应用程序互操作。（3）使用元数据，让所有用户在访问数据库时就可以对他们所使用的数据特性有全面的了解。3需求分析的工作方法GIS数据工程的需求分析把基于数据表格、统计表、报告、地图、航空摄影图、遥感影像以及现有的数据库和数据仓库等文档中相对独立的信息内容与每个用户需要的功能建立联系，创建“功能-信息”对照表，这个过程就是业务数据建模。通常把识别各种使用数据方式的方法称为业务过程建模。4业务数据建模和业务过程建模GIS数据工程的需求分析（1）数据流图（DataFlowDiagram，DFD）描述了过程间的数据流动、数据存储和接口。（2）数据结构图（StructureChart，STC）用一种基本的格式对业务数据处理的过程逻辑进行描述，这种格式与结构化的计算机程序相一致。（3）利用面向对象技术对真实世界的问题域构建一个表达模型。4业务数据建模和业务过程建模GIS数据工程的需求分析业务过程建模方法（1）硬件资源表，硬件的名称、主要功能、所属部门和运行状况等。（2）软件资源表，操作平台、软件名称、运行状况等。（3）专业人员清单，人员名称及其所属部门和经验层次。（4）机构运作的逻辑数据流程图，在每个过程中，标明数据的输入输出；数据处理以任务的形式说明。（5）数据分析和应用的产品列表。5需求分析报告GIS数据工程的需求分析需求分析报告的主要内容（6）数据管理模式。（7）数据来源清单，列出所有数据的来源、名称、格式、主要形式、完整性、主要特点、主要属性、来源比例尺、数据量、地图投影、精度、元数据。（8）部门职能清单，部门名称、联络人、联络信息、下属部门、主要任务、日常责任范围等。在主要内容前面通常需要“项目背景与来源、项目的任务、项目的政策依据和技术依据”5需求分析报告GIS数据工程的需求分析需求分析报告的主要内容第三节数据评价与数据处理规范一、数据评价二、数据处理规范数据质量是指该数据对特定用途的分析、操作和应用的适宜程度。具体含义包括：（1）数据完整性：指要素的完整性和属性的完整性，可用非定量的方法进行评定。（2）数据一致性：指逻辑的一致性和拓扑的一致性，可用非定量或定量的方法进行评定。1数据评价数据评价与数据处理规范数据质量（3）位置精度：包括绝对精度、相对精度、像元位置精度、形状的相似性等。其中像元精度用分辨率表示，其他精度用非定量方法表示。（4）时间精度：主要指数据的现势性，可用数据采集时间和数据更新的时间和频度来表示。（5）属性精度：指连续值、有序值、标准值的精度等，包括要素分类与代码的正确性、要素属性值的正确性及名称的正确性，通常用非定量的方法表示。1数据评价数据评价与数据处理规范（1）数据的现势性判断。（2）数据的可转换性，数据是否在各政府机构或商业团体生产数据的标准化之列，数据是否可以直接被GIS使用。（3）数据覆盖的地区是否一致，比例尺是否相同，数据的地理空间控制点是否符合数据库的要求，投影是否符合要求等。（4）空间数据的表达方式是否符合特定的要求，例如，地形既可用等高线式的矢量表达，又可以用栅格模式的数字高程模型表达。1数据评价数据评价与数据处理规范数据质量评价主要内容（5）很多属性数据以表格方式存在，而没有图形信息与其匹配，所以需要评价数据的关联程度。（6）不同来源的数据编码系统常常不同，需要加以比较，并根据应用的要求来确定使用哪种，有时也可能需要结合起来使用。1数据评价数据评价与数据处理规范数据质量评价主要内容（1）地理实体的定义。（2）不同空间数据模型下空间目标的记录完整性及转换完整性。（3）各种参数信息的记录及转换格式，例如坐标信息、投影信息等。（4）数据显示信息，包括标准的符号系统、颜色系统显示等。（5）属性数据的标准定义及值域的记录。（6）元数据的记录。2数据处理规范数据评价与数据处理规范数据转换的考虑因素1、基础数据在GIS数据采集时应遵循统一的数据采集原则，通常只采集和存储基本的原始数据，采集具有权威性、科学性、现势性的数据。2、分类与编码计算机用代码体系来描述数据信息的地理分类和特征，我们需要制定统一的代码标准，以实现地理要素的计算机输入、存储，以及系统间的数据交换和共享。2数据处理规范数据评价与数据处理规范数据的统一规范（1）凡国家已施行的编码规范和标准，均按国家规定的执行。（2）科学编码系统的设计必须可靠地识别数据信息的分类，以较少的代码提供丰富的参考信息，以及根据代码结构能进行数据间关系的逻辑推理和判别。（3）编码不宜过长，一般为4~7位，以减少出错的可能性和节省存储空间，对于多要素的数据信息，通过设置特征位来有效地压缩码位长度。（4）编码标准化，其内容包括统一的码位长度、一致的码位格式和明确的代码含义，不能出现代码的多义性等等。2数据处理规范数据评价与数据处理规范建立代码标准的原则3、数据组织统一的数据结构有利于描述地理实体的数据组织形式及其相互关系，描述地理实体的空间数据包含空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。空间数据记录格式包括矢量、影像和格网三种空间数据及其元数据的记录格式。影像数据的交换格式，原则上采用国际工业标准无压缩的TIFF或BMP格式，但需将大地坐标及地面分辨率等信息添加到TIFF或BMP文件中。格网数据交换文件由文件头和数据体组成。元数据文件应为纯文本文件，其记录格式包含元数据项和元数据值。2数据处理规范数据评价与数据处理规范（1）头文件：包含了该文件的基本特征数据，如图幅范围、坐标维数、比例尺等。（2）地物类型参数及属性数据结构：地物类型参数包括地物类型代码、地物类型名称、几何类型、属性表名等。属性数据结构包括属性表定义、属性项个数、属性项名、字段描述等。（3）几何图形数据及注记：图形数据包含了目标标识码、地物类型码、层名、坐标数据等。注记包含了字体、颜色、字型、尺寸、间隔等。2数据处理规范数据评价与数据处理规范空间矢量数据交换文件的组成（4）属性数据：指空间实体与几何数据关联的属性数据，它包含了属性表、属性值等，直接记录在栅格和矢量数据文件中。（5）非空间实体属性数据：是空间实体的特征数据，但不一定与空间实体关联，可以是统计数据、调查数据和调查资料等，可单独输入属性库中，通过关键码与图形数据相联系。2数据处理规范数据评价与数据处理规范空间矢量数据交换文件的组成第四节空间数据库设计一、空间数据库系统的特点二、设计原则三、设计过程四、数据建模五、空间数据库的概念模型设计六、空间数据库的逻辑模型设计七、空间数据库的物理模型设计八、数据字典的建立（1）空间数据类型的表达，以开放地理信息联盟（OGC，1999）定义的“简单要素”来存储，或者以二进制大对象（BLOB）来存储。（2）空间索引，是一种利用存储二维空间坐标信息来帮助访问空间数据库的机制，如R树（R-tree），四叉树（Quadtree）和B树（B-tree），每种索引都有其优缺点，需根据特定的数据格式和应用需求设计。（3）空间操作，根据特定的空间和非空间条件来连接、查询或维护数据库，并生成特定格式的处理结果。（4）可以进行空间数据导入、数据库备份和复制等。1空间数据库系统的特点空间数据库设计空间数据库系统的功能（1）物理分布性，分布式空间数据库中的数据分散存储在由计算机网络连接起来的多个节点上。（2）逻辑整体性和访问透明性，分散的数据在逻辑上是一个整体，能够被所有用户、全局用户透明访问。1空间数据库系统的特点空间数据库设计分布式空间数据库的特点分布式空间数据库系统是使用计算机网络把物理上分散，而管理和控制又需要不同程度集中的空间数据库连接起来，共同组成一个统一的空间数据管理系统。（3）节点自治性，各节点上的数据由本节点的空间数据库管理系统管理，具有自治处理能力，完成本节点的局部应用。（4）一定的数据冗余性，一定的数据冗余可以增加系统的可靠性，系统同时保持空间数据的多个副本，每个副本存储在不同的节点上，当系统中的某个节点出现故障时，由于在没有故障的节点上有它的副本，所以数据仍然是可用的。同时，数据冗余还可以提高数据的并行性，提高查询速度。1空间数据库系统的特点空间数据库设计在分布式数据库系统的三层架构中，与集中式数据库系统比较，其数据处理任务从客户端移到了应用服务器层。1空间数据库系统的特点空间数据库设计数据库系统的架构（1）数据是根本，在数据工程中最核心的部分是数据，而不是人、过程或技术，需要对整个数据生命周期进行需求评估。（2）以用户/应用需求为中心，其目的是提供一个最能够反映用户需求的数据库，而不是最新、最先进的软硬件技术构建的系统。以用户为中心的设计在工程的每一个阶段都严重依赖于用户的参与，通过调解、建立共识、开发多用户解决方案来融合不同的用户需求，鼓励对用户需求进行持续的评估，如有必要，需精炼和修改。（3）持续的质量保证，强调在数据应用错误发生之前对数据错误进行检测和纠正，并在数据交付给用户之前和之后进行问题的预防。2设计原则空间数据库设计（4）管理需求变更，应该有对用户需求进行补充、修改和删除的能力，以维护需求评估文档的一致性和完整性。（5）详细的工程文档将贯穿工程中的所有活动，以明确责任、提供指导、提高生产力。（6）高效管理，理清数据、硬件、软件和所需人力资源的逻辑结构，以效益高、可持续的方式来支撑工程的目标。2设计原则空间数据库设计（1）概念模型设计，用概念数据模型组织所有与应用相关的可用数据。实体-联系（EntityRelationship，ER）模型是所有概念设计工具中最为流行的一种。（2）逻辑模型设计，关系模型是目前商用数据库所实现的最为广泛的模型之一，ER模型可以同关系模型无缝的整合在一起。（3）物理模型设计，是根据所选择的关系型数据库的特点对逻辑模型进行存储结构设计，它涉及的内容包含：定义数据库、表及字段的命名规范；选择合适的存储引擎；为表中的字段选择合适的数据类型；建立数据库和表结构。3设计过程空间数据库设计（4）原型设计，依据用户的要求，确定空间数据库的内容及各类数据在数据库中的组织方式和逻辑结构，确定数据使用权限、数据安全标准、数据恢复方法等。（5）依据所选择的数据库模式，把空间数据库中不同类型和来源的数据及其关系表达清楚。（6）地理空间数据库中数据存储和应用方案的设计。（7）试点实施，利用一个小样区数据进行建库实验，测试设计方案的可行性。（8）修改、完善并编写总体实施方案。3设计过程空间数据库设计数据模型是抽象描述现实世界的一种方法，是通过抽象的实体及实体之间联系的形式来表现现实世界中事务的相互关系的一种映射。4数据建模空间数据库设计数据库模型模型为高层次描述现实世界提供了方法和工具，很多方式与人类语言与思维相似。模型对应于数据库开发中的实现，而实例（Instance）就是数据对象。4数据建模空间数据库设计数据库模式是一种静态的、不随时间改变的、由语言和图形表示构成的集合，它描述了数据库的数据结构以及数据库的处理操作。数据完整性约束需在概念数据建模过程中被获取，作为一个必须的组成部分存储在数据库中。空间数据完整性约束如下：（1）拓扑完整性约束，如果一个多边形的边界被修改以后，该多边形自身以及与其相接的多边形必须同步更新。（2）语义完整性约束，例如，一个地块的面积必须非负，对地块进行细分后，细分单元块的面积之和必须与原有的地块面积相等。4数据建模空间数据库设计数据库模式地理空间数据库中的拓扑关系约束4数据建模空间数据库设计OGC几何对象模型提供了一个基于标准的概念框架表达空间几何体，确定了些简单的原始空间对象以及一些由简单对象构成的复杂的空间对象。4数据建模空间数据库设计几何对象模型ESRI的ArcGIS地理数据库中的几何类型有点、多点、多线以及多边形等。4数据建模空间数据库设计几何对象模型（1）综合分析地图投影的特点，合理定义地理数据库的地图投影、坐标系统和比例尺。（2）设计不同地理要素的几何表达形式，选择其编码方法，并同GIS软件工具的表达方式建立对应关系。（3）确定属性数据在数据库中的表达方式，包括属性表设计以及属性数据和地理空间数据的关联方法。（4）依据用户的要求和地理数据的特点，综合分析数据模型的设计是否有利于数据管理和数据应用。（5）建立数据库的概念模型，并编写正式的文档。5空间数据库的概念模型设计空间数据库设计空间数据库的逻辑模型设计是按照概念模型设计阶段建立的基本E-R图，按选定的数据库系统管理软件支持的数据模型将概念模型转换成相应的逻辑模型的过程。从E-R模型向关系模型转换的主要过程如下：（1）确定各实体的主关键字。（2）确定并写出实体内部属性之间的数据关系表达式（函数依赖关系），即某一数据项决定另外的数据项。（3）把经过消冗处理（规范化处理）的数据关系表达式中的实体作为相应的主关键字。（4）根据（2）、（3）形成新的关系，在完成转换后进行分析、评价和优化。6空间数据库的逻辑模型设计空间数据库设计空间数据库物理模型设计的主要内容包括：确定记录存储格式；选择文件存储结构；决定存取路径；分配存储空间。一个好的物理存储结构必须满足两个条件：一是空间数据占有较小的存储空间；二是对数据库的操作具有尽可能高的处理速度。在空间数据库的物理模型设计过程中，还需要考虑数据使用权限、数据安全性、数据库的恢复能力、数据在网络上的传输等。7空间数据库的物理模型设计空间数据库设计（1）数据库的总体组织结构。（2）数据库总体设计的框架，例如：数据来源、地图投影、地理区域范围、线与多边形的拓扑关系等等。（3）各个数据层的详细内容和结构及其定义。（4）数据命名的定义。（5）元数据的内容。8数据字典的建立空间数据库设计建立数据字典的主要内容第五节基于Geodatabase的空间数据库设计一、Geodatabase的数据模型二、基于Geodatabase的数据库设计过程三、空间数据库引擎Geodatabase是ESRI公司在ArcGIS中推出的一种新型的面向对象的数据库，其数据模型是继Coverage数据模型后的地理数据模型，通过ArcSDE引擎在关系数据库中实现。Geodatabase要素类在Geodatabase中用一组表来存储。业务表存储要素类的属性数据；要素表（Featuretable）存储要素类的几何坐标、位置信息；空间索引表（Spatialindextable）存储要素类的索引格网（Gridtiles）和要素的封装边界（Envelope），三者通过要素的识别码实现统一。（具体内容及其关系见下一页）1Geodatabase的数据模型基于Geodatabase的空间数据库设计1Geodatabase的数据模型基于Geodatabase的空间数据库设计（1）对空间实体进行合理划分，避免数据的存储冗余和不一致，提高检索效率。（2）确定其相互之间的各种关联关系，包括不同级别要素类的集成关系确定、既定的要素类与一个或多个扩展属性表关系的确定以及不同要素类之间的关联关系的确定。（3）完成空间实体由对象模型向关系模型的转换，使得对空间实体的描述能实现于关系数据库之中。（4）数据字典的建立。（5）利用CASE工具生成具体的库结构。2基于Geodatabase的数据库设计过程基于Geodatabase的空间数据库设计在完成空间数据库的设计方案后，借助CASE工具和GIS软件提供的接口在关系型数据库中实现具体的空间数据库结构的步骤：（1）在CASE工具中用统一建模语言（UnifiedModelingLanguage，UML）建模，在CASE工具中借助类能很好地表达各种空间数据库结构单元以及它们之间的相互关系。（2）将设计好的UML模型载入资料库（Repository）。（3）利用GIS软件提供的CASE接口，根据资料库中的UML模型生成空间数据库结构。2基于Geodatabase的数据库设计过程基于Geodatabase的空间数据库设计空间数据库引擎（SpatialDatabaseEngine，SDE）是一种处于应用程序和数据库管理系统之间的中间件技术，在用户和异构空间数据库之间提供开放接口。用户通过SDE将不同形式的空间数据提交给数据库管理系统，由关系数据库管理系统统一管理；也可以通过SDE从DBMS中获取空间数据，并转化为客户可以使用的格式，用几何数据模型表达地理特征，以关系数据库的数据类型表达各种属性信息。3空间数据库引擎基于Geodatabase的空间数据库设计（1）利用开放系统结构，把空间数据的管理与应用同其他传统的多媒体数据库合并到一个平滑的计算机环境中。（2）能进行复杂的空间分析，提供了一组可靠的几何处理与空间分析功能，可以访问超大规模的数据库。（3）利用统一的数据模型维护关系数据库中的空间数据和属性数据，可以管理几乎无限的空间特征。（4）各种空间查询还可通过SQL的Where子句进行，可以把空间分析嵌入到一个非GIS的应用程序中。3空间数据库引擎基于Geodatabase的空间数据库设计SDE的主要特点（5）能在客户机/服务器模式上快速访问与检索，客户机主要是响应空间分析操作，服务器则进行数据搜索和检索。（6）数据库管理人员、应用开发人员以及终端用户都可以很容易地利用SDE完成所负责的任务，这些任务包括：数据库管理员负责安装SDE、将空间数据加载到SDE、SDE许可证（License）的管理设置、维护地理数据的完整性等。（7）由于完全遵循开放式系统标准，SDE支持对TCP/IP网络环境的访问。（8）支持多平台，SDEAPI可以在Solaris、WindowsNT下运行。3空间数据库引擎基于Geodatabase的空间数据库设计SDE的体系结构是（ClientApplication+SDEClient）/（SDEServer+RDBMS+Server），客户端运行的软件可以是ArcView、MapObjects或ARC/INFO等GIS专业软件，也可以是用户为某一特定工程开发的软件。与客户端应用结合的是SDE客户库（ClientLibrary），这是一个程序设计接口，用于处理客户端应用提出的请求。服务器端有SDE服务器处理程序、关系数据库管理系统和实际的数据。3空间数据库引擎基于Geodatabase的空间数据库设计SDE的结构第六节地理空间数据集成一、数据的一致性处理二、点云数据的融合三、基于本体的数据集成四、基于数据互操作的数据集成地理空间数据集成是指不同来源、形式、格式、特征的地理空间数据在逻辑上或物理上的有机集中。1数据的一致性处理地理空间数据集成（1）地理空间数据的坐标系统和地图投影分析和转换。（2）空间关系的一致性分析和检查。（3）地理空间数据的综合，建立统一尺度的数据。（4）地理空间数据的拼接，包含数据的变换和地理空间目标的衔接。（5）地理空间数据的聚合，包括地理区域和复合目标等的建立。（6）地理目标属性数据和空间数据的关联。1数据的一致性处理地理空间数据集成数据集成中的一致性处理方法（1）地面激光扫描控制点，在地面激光扫描数据所覆盖的区域中，利用全站仪和差分GPS（DGPS）技术测量一定数量控制点的WGS84坐标。（2）坐标转换，基于地面激光扫描数据中同名点的坐标，利用地面激光扫描数据预处理中点云配准的相关原理，解算局部坐标系和WGS84坐标系之间的坐标变换参数。（3）统一坐标，将地面激光扫描数据统一转换到WGS84坐标系下，从而实现机载、车载与地面激光扫描数据的融合。2点云数据的融合地理空间数据集成激光扫描数据集成的具体过程（1）将待集成空间数据集的各个要素，根据地理本体集成过程，建立语义映射关系。（2）将映射关系选择、复制到一个统一的空间数据库的既定要素类中，并对其属性特征进行重编码和融合等后处理。3基于本体的数据集成地理空间数据集成基于本体的空间数据集成过程数据互操作模式是OpenGISConsortium（OGC）制定的规范。GIS互操作是指在异构数据库和分布式计算的情况下，GIS用户在相互理解的基础上，能透明地获取所需的信息。OGC为数据互操作制定了统一的规范，从而使得一个系统同时支持不同的空间数据格式成为可能。多源异构的空间数据转换为统一的GML数据格式，可以在网络环境下方便有效地集成、共享，从而实现对空间数据的互操作。4基于数据互操作的数据集成地理空间数据集成数据互操作在实际应用中的局限性：（1）提供GIS数据文件的软件必须遵循统一的规范，实现数据访问接口；（2）实现各种数据格式间的互操作需要同时具有被访问数据格式的宿主软件及用户本身软件，这就给用户增加了资金负担；（3）对于历史存在的大量非OpenGIS标准的空间数据格式的处理办法还缺乏标准的规范。4基于数据互操作的数据集成地理空间数据集成第七节国家基础GIS数据库的内容一、地形数据库二、地名数据库三、数字高程模型数据库四、数字栅格地图数据库五、数字正射影像数据库国家基础GIS数据库是以数字信息服务产业化为目标，用各种技术手段获取基础地理信息，对其采集、编辑、处理、存贮，并建成多种类型的基础地理信息数据库，基于数据传输网络体系，最终为国家和省（市、自治区）各部门提供基础地理信息服务的体系。地形数据库是将国家基本比例尺地形图上各类要素，包括水系、境界、交通、居民地、地形、植被等，按照一定的规则分层，按照标准分类编码，对各要素的空间位置、属性信息及相互间空间关系等数据进行采集、编辑、处理而建成的数据库。1地形数据库国家基础GIS数据库的内容地名数据库是空间定位型的关系数据库，它是录入国家基本比例尺地形图上各类地名注记所建成的数据库，包括居民地、河流、湖泊、山脉、山峰、海洋、岛屿、沙漠、盆地、自然保护区等的名称、汉语拼音及属性特征，如类别、政区代码、归属、网格号、交通代码、高程、图幅号、图名、图版年度、更新日期、X坐标、Y坐标、经度、纬度等，它与地形数据库之间可以相互访问，也可以作为单独的关系型数据库运行。2地名数据库国家基础GIS数据库的内容数字高程模型数据库是将定义在平面X、Y域按照一定的格网间隔采集地面高程而建立的规则格网高程数据库，简称DEM。它可以利用已采集的矢量地貌要素（等高线、高程点或地貌结构线）和部分水系要素作为原始数据，进行数学内插获得。也可以利用数字摄影测量方法，直接从航空摄影影像采集。3数字高程模型数据库国家基础GIS数据库的内容数字栅格地图数据库是已经出版的模拟地图经过扫描、几何校正、色彩校正和编辑处理后，建成的栅格数据文件。该数据库可管理DRG的数据目录，支持数据分发。库体中存储和检索的最小单位一般是图幅，可按图幅/区域进行管理。4数字栅格地图数据库国家基础GIS数据库的内容数字正射影像数据库是由各种航空航天遥感数据或扫描得到的影像数据，经过辐射校正、几何校正，并利用数字高程模型进行投影差改正处理所产生的正射影像，有时附之以主要居民地、地名、境界等矢量数据，构成的影像数据库。影像可以是单色的或彩色的，也可以是多光谱的。影像数据可采用压缩方式存储，以便节约存储空间，其比例尺系列与地形数据库相一致。5数字正射影像数据库国家基础GIS数据库的内容第八节数据仓库与数据库联邦一、数据异构的解决方法二、数据仓库三、数据库联邦四、数据仓库与数据库联邦的差异1数据异构的解决方法数据仓库与数据库联邦（1）语法异构，引起该类异构的原因有不同的数据类型、精度、数据格式。（2）数据模型异构、不同的数据存储格式和不同的数据传输格式。（3）语义异构，数据和对应的真实世界要素或现象之间的不一致性或差异性。数据异构的类型1数据异构的解决方法语法异构和数据模型异构可以采用数据转换方法解决，语义异构可以借用本体方法解决。本体方法解决数据库设计和应用中的语义异构性问题的方法：（1）所有数据源关联于一个共同的域本体。（2）每个数据源关联于自己的本体，而且能够逻辑上与本体互连。（3）每个数据源拥有自己的本体，逻辑上能够与其他本体及一个共同的域本体互连。数据异构的解决方法数据仓库与数据库联邦2数据仓库数据仓库是一个面向主题的、相对稳定的、反映历史变化的数据存储集合，能够对多样的业务数据进行筛选与整合，其输入是各种各样的数据源，输出用于企业的数据分析、数据挖掘和数据报表等。数据仓库需要与支持日常事务的操作型数据库分开来建立和维护，包括中央资料库、企业数据仓库和数据集市。数据仓库与数据库联邦2数据仓库数据仓库的特点（1）一个数据仓库以组织内的主要应用为目标。（2）一个数据仓库通常会有不同的异构数据源集成数据。（3）数据仓库的内容含有时间元素或时间维度，应用在数据库自身的单条记录或单个事务上。（4）对数据的访问大多是只读的，不会对数据仓库的内容进行修改，当需要更新数据仓库的数据时，必须通过原始的数据源重新导入